مشخصات

عنوان: لحیم کاری سوپرآلیاژ پایه نیکل INCONEL 738 با استفاده از فویل های لحیم آمورف MBF-15 و BNi2 تولیدی

گروه تخصصی:  فنی و مهندسی

سازمان مجری:  پژوهشکده توسعه تکنولوژی 

گروه پژوهشی: متالورژی

پژوهشگران: 
جزایری قره باغ علی (مسئول طرح)
بینش بهزاد (همکار طرح)
فروغی علیرضا (همکار طرح)

تاریخ خاتمه:  تیر 1394

کارفرما: 

خروجی طرح: 
 
تلفن: 66043905-021

نشانی سازمان مجری: تهران، خیابان آزادی ضلع شمالی دانشگاه صنعتی شریف خیابان شهید قاسمی، پلاک 79 صندوق پستی: 686-13445
 

چکیده:

هدف: هدف از پژوهش حاضر، اتصال دهی به روش TLP سوپرآلیاژ پایه نیکل IN-738LC مورد استفاده در صنایع توربین سازی با استفاده از فویل های آمورف BNi-2 و MBF-15 تولید شده در گروه پژوهشی متالورژی جهاد دانشگاهی شریف و تعیین شرایط بهینه فرایند و مقایسه ریزساختار و استحکام برشی اتصال با مشخصات ناحیه اتصال نمونه های مشابه خارجی در مراجع می باشد.
روش تحقیق: در این پژوهش، فرایند لحیم کاری به روش TLP و آزمایش های مشخصه یابی بر اساس استاندارد AWS B2.2 انجام پذیرفت. فرایند اتصال دهی در محدوده دمایی تعیین شده بر اساس نتایج آزمون DTA فویل ها و در زمان های مشخص تحت اتمسفر خلاء انجام شد. با تغییر پارامترهای فرایند TLP نظیر دما، زمان لحیم کاری و نیز ضخامت فویل لحیم، تحولات ریزساختاری و همچنین استحکام برشی ناحیه اتصال بررسی شده و شرایط بهینه فرایند اتصال دهی به روش TLP تعیین شد. ریزساختار ناحیه اتصال تعدادی از نمونه های اتصال دهی شده جهت انجام بررسی های بیشتر به آزمایشگاه دانشگاه ملی کشور تایوان ارسال شده و نتایج مورد مقایسه قرار گرفت.
نتایج: بررسی نتایج ریزساختاری نشان داد با توجه به شرایط فرایند لحیم کاری، ناحیه اتصال می تواند شامل سه منطقه مجزای ASZ،ISZ وDAZ باشد. ریزساختار ناحیه ISZ منطقه انجماد همدما، تک فاز محلول جامد γ می باشد و ریزساختار ناحیه انجماد غیر همدما (ASZ) شامل فازهای یوتکتیکی، ترکیبات بورایدی غنی از نیکل و کروم و نیز رسوبات ریز سیلیسید نیکل می باشد. ترکیبات بورایدی و کربو بورایدی غنی از کروم با مورفولوژی بلوکی و سوزنی شکل در ناحیه DAZ مشاهده گردید. شرایط بهینه فرایند اتصال دهی برای فویل های BNi2، لحیم کاری در دمای1055oC و زمان 30 دقیقه و برای فویل های MBF-15 لحیم کاری در دمای1130oC و زمان 30 دقیقه تعیین شد. مقایسه ریزساختار و خواص برشی نمونه های لحیم کاری شده با استفاده از فویل های BNi2 و MBF-15 تولید شده در جهاد دانشگاهی با مشخصات مذکور در مراجع بیانگر برابری خواص مذکور می باشد.



کلیدواژگان: اتصال TLP، سوپرآلیاژ IN-738LC، فویل آمورف، انجماد همدما، مذاب ریسی

 
 
Title: Brazing of INCONEL 738 Nickel-based Superalloy using Produced MBF-15 and BNi2 Amorphous Foils

Abstract:

Objective: The purpose of this study was TLP bonding of IN-738LC nickel based superalloy components used in turbine industry using BNi2 and MBF-15 amorphous foils produced in materials research center of ACECR. Determination of optimum process conditions of bonding and comparison of the microstructure and shear strength of bonded joint area with similar results presented in the papers was the second goal of the study.
Experimental procedure: In this research, the TLP brazing process and characterization experiments were carried out according to AWS B2.2 standard. The bonding process was done at predetermined temperature range, based on DTA results of the foils, for specified times under vacuum atmosphere. The microstructure evolution and shear strength of the bonded joint were investigated by alternation of TLP process parameters including brazing temperature, time and the foil thickness, and the optimum conditions of the process were determined. Some of the bonded samples were sent to the laboratory of Taiwan national university for further investigation and the results were compared.
Results: The examination of microstructural results indicated that the bonded area can be consisted of three distinct regions of ASZ, ISZ and DAZ, considering the brazing conditions. The microstructure of isothermally solidified zone (ISZ) is γ solid solution single phase and non-isothermally solidified zone (ASZ) consisted of eutectic phases, nickel and chromium rich borides and fine dispersoids of nickel silicide. Boride and carboboride phases enriched in chromium, having cubic or needle-like shape, were observed in diffusion affected zone (DAZ). The optimum bonding conditions were determined as the brazing at 1055oC for 30 min and at 1130oC for 30 min for BNi2 and MBF-15 foils, respectively. Comparison of the microstructure and shear strength properties of the samples brazed using BNi2 and MBF-15 foils produced in ACECR with the results reported in the literatures, indicated similarity of the properties.



Keyword(s): TLP bonding, IN-738LC superalloy, Amorphous foil, Isothermal solidification, Melt spinning